“到2050年,氫能源需求將是目前的10倍,預計到2030年全球燃料電池乘用車將達到1000萬至1500萬輛。”據國際氫能委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》顯示,氫能源以其綠色、高效、應用范圍廣等優勢,成為全球最具發展潛力的清潔能源。
在巨大的市場潛力的吸引下,一些國家與地區進行了氫能相關的路線規劃與產業化路徑研究,各大汽車公司與能源企業紛紛加大了對氫能的研發投入。近年來,在國家科技計劃和產業技術創新工程的支持下,我國加大了對氫能燃料電池汽車的研究、開發、示范、運營的工作,在燃料電池電堆系統、整車研發體系和制造能力上取得了一定的成果,并進行了系統的示范運行,涌現出一批燃料電池發動機生產企業。但伴隨著技術的不斷進步與產業化的逐步推進,諸多問題也隨之顯現。
為進一步探討氫能在交通方面的發展,建立產業化應用的生態體系,尋求其在交通等領域的應用與商業模式,清華大學、中國電動汽車百人會與國際氫能委員會于6月28日在清華大學舉辦了以“突破核心技術,打造產業生態”為主題的“氫能產業創新發展論壇”,邀請了來自國內外政府與相關部門的領導、氫能產業研究的專家學者以及汽車、能源、等領域的企業代表就以上相關問題進行了深入交流。
中國科學院院士、中國電動汽車百人會學術委員會主席徐冠華主持了此次論壇;清華大學校長邱勇、中國電動汽車百人會理事長陳清泰為論壇致辭;全國政協副主席萬鋼,中科院院士、清華大學教授歐陽明高,中國工程院院士干勇,國家能源集團總經理、中國工程院院士凌文,現代汽車集團副會長、國際氫能委員會聯席主席Yang Woong-chul,以及來自北汽、豐田、長城汽車、巴拉德、液化空氣等單位的嘉賓發表了精彩演講。
與其他能源相比,氫能具有明顯的提取與應用優勢,它不僅可通過傳統的化石能源提取,還可以通過可再生能源制備,并具有燃熱值高、清潔無污染、利用形式多樣、儲運方便等優點。邱勇在致辭中指出,氫能是能源轉型的重要方式,具備推動經濟可持續發展的潛力。巨大的市場潛力使得各國和各大企業加大了對氫能產業的研發,希望通過發展氫能來解決能源安全,并掌握國際能源領域的制高點。

以“突破核心技術,打造產業生態”為主題的“氫能產業創新發展論壇”召開
比如,日本企業已經開始利用太陽能電解水制氫、從生物和農業廢料中制氫的技術路線,并建造出兆瓦級的可再生能源加氫站,并以此作為燃料電池汽車的基礎配套設施進行建設與推廣,此外還形成了分布式燃料電池系統并開始進行普及。在德國、美國等國家,相關的研究和應用也在持續進行當中。與此同時,氫燃料電池及其氫燃料電池汽車的研發與應用也得到迅速發展,商業化應用提速迅猛,以奔馳、豐田、現代為代表的企業紛紛推出了相關的車型。
在我國,氫能與燃料電池汽車產業的發展也受到高度重視。近年來,國家相關部委密集出臺政策,大力支持燃料電池汽車產業發展?!吨袊圃?025》、《汽車產業中長期發展規劃》、《“十三五”交通領域科技創新專項規劃》等紛紛將發展氫能與燃料電池技術列為重點任務,將燃料電池汽車列為重點支持領域。《節能與新能源汽車技術路線圖》中明確提出:2020年實現1萬輛級規模在特定地區公共服務用車領域的示范應用,建成100座加氫站;2025年實現5萬輛規模的應用,建成300座加氫站;2030年實現100萬輛燃料電池汽車的商業化應用,建成1000座加氫站。
“氫能是一種綠色高效的二次能源,具有來源廣、熱值高、清潔無污染、利用形式多樣、儲運方便和安全性好等優勢,普遍認為,氫是能源領域的未來之星?!标惽逄┲赋?,我國中央和地方政府相繼出臺了一系列指導性文件,在研發產業基礎設施等方面提供了政策支持,引導并鼓勵氫能和氫燃料電池技術的開發。國內的大學、研究機構和汽車企業加大了研發投入強度,并取得了階段性的進展。
邱勇表示,清華大學汽車系早在2004年就在歐陽明高院士的帶領下,組建了車用氫燃料電池研發團隊,主持了國家多個重大項目,化工系、材料系也分別在儲氫、碳納米管、燃料電池催化劑等方面做了大量的工作,取得了初步的成果。

來自國內外政府與相關部門的領導、氫能產業研究的專家學者以及汽車、能源、等領域的企業代表就氫能相關問題進行了深入交流
在基礎研究方面,我國車用燃料電池取得了一定進展,燃料電池的材料也得到明顯的提升,商業化的示范運行正在鋪開。上海、武漢、山東等地都開展了氫燃料電池相關項目研究與合作,我國氫燃料電池企業也在積極推進與國際燃料電池領導企業的合作,并不斷深化,對產業鏈的布局也更加全面。
近年來,在國家科技計劃和產業技術創新工程的支持下,我國開展了氫能燃料電池汽車的研究、開發、示范、運營的工作,在燃料電池電堆系統、整車研發體系和制造能力上取得了一定的成果,并進行了系統的示范運行。但是,隨著技術的不斷進步與產業化的逐步推進,一些問題也顯現出來。
“一是產業化、商業化進度嚴重滯后;二是關鍵技術難題久攻不下、差距明顯;三是產業鏈薄弱,工程化能力不足;四是企業主體作用缺失;五是制氫、供氫、加氫系統落后,造成氫成本劇增;六是技術標準、檢測體系嚴重滯后;七是國際開放合作亟待加強?!比f鋼指出了氫能產業在未來發展過程中要重點攻關的七個問題。
“燃料電池用電催化劑、質子交換膜、炭紙等關鍵材料的開發,多停留于實驗室和樣品階段;空氣壓縮機和氫氣回流泵等關鍵部件沒有穩定的產品且價格較高?!比f鋼舉例說。他表示,氫能燃料電池汽車產業鏈薄弱,整車企業也沒形成穩定的零部件供應體系,工程化和工藝流程創新力不足,導致零部件工藝質量低、產品一致性、可靠性、耐久性不能滿足要求。同時,由于規模化供氫體系還不完善,輸運成本較高,用氫價格超過燃油成本,還未形成可持續的商業模式。
陳清泰認為,“氫能產業實現規?;?,是一個很長的過程,兩三、年不夠。”2017年,全國燃料電池商用車的產量達到了1226輛,燃料電池電動車開始進入試運行階段。但是,從運用期向產業化轉型是一個十分艱難的過程,一些發達國家和跨國公司對此已經做了長期的努力,有的半途而廢,我國企業對此要有充分的準備。
陳清泰指出,有兩點值得注意:一是,氫能是一種普適性的能源,氫燃料電池是一種普適性的轉換裝置,氫能開發和利用中,難度最大、最典型的應用場景是氫燃料電池汽車,把它作為氫能利用的技術突破口是很好的選擇;二是,氫燃料電池汽車對儲能電池的電動汽車不是一般的替代關系,兩者在行駛中都是零排放,在不同的運行場合各有所長。所以從長遠來看,要將是車載動力電池的電動汽車與氫燃料電池汽車并行發展,不可顧此失彼。
氫能產業的發展涉及到跨界技術的協同,涉及到產業鏈的重建,涉及到產業政策、能源政策、基礎設施、商業模式以及技術標準、政策法規等諸多領域的配合,這是一個龐大的系統工程,需要官、產、學、研的齊心協力。陳清泰表示,基于氫能發展具有巨大的正外部性和系統性,政府應該承擔起統籌各方、促進建立良好的產業生態的責任,發展過程的推動力應該充分發揮市場的力量。

各大車企也入局氫能產業,紛紛推出相關車型
干勇表示,首先要充分發揮體制優勢。氫能的應用牽扯到一系列的綜合技術,從材料到運輸、加氫,乃至最后運行的全生命周期,需要一個清晰的操作路徑,國家頂層設計尤為重要??蓞⒖紘H有效的氫能項目管理機制,進行規范的、系統化的頂層設計并實現系統化。此外,有企業代表表示,可適當通過一定的補貼、稅收、碳交易等政策杠桿,推動氫燃料及相關企業的發展。
在關鍵技術開發上,企業也要發揮各自的優勢,加快氫能產業發展速度。目前,中船重工、中材科技、神華集團等企業在制氫技術、制氫能力、車載供氫及氫能儲運方面各有成就。國內氫能行業相關企業必須加大研發和技術投入,未來才能在氫能領域取得領先地位。北汽集團總經理張夕勇表示,可通過組建產業聯盟的方式,將國內汽車企業、能源企業、科技企業和研發機構、高校匯聚在一個平臺上,設立專項基金,通過技術引進、技術合作、產業孵化等方式,支持基礎共性技術的研究和核心關鍵技術的研究,為技術突破提供有力的支撐。
張夕勇還建議,可以綜合考慮制氫的條件、減排需求等因素,選擇一批城市開展氫燃料電池汽車的推廣試點,從細分市場確定商業推廣、加氫設施建設等方面,從政策引導、推廣規劃、推廣運營補貼等方面加強政策的引導和支持,探索加氫站和加油站、充電站合建的建設模式,解決加氫站城市用地比較難和安全管理問題。
國際氫能委員會聯席主席Yang Woong-chul表示,國際氫能委員會將致力于多邊的國際合作,在全球范圍內進一步發揮氫能委員會的作用,幫助企業實現氫能技術方面的創新,并與各個成員國家和企業來建立一個更加繁榮的氫能技術發展環境。
目前,我國氫能產業剛剛起步,和其他產業一樣,在發展壯大的過程中不可避免地會遇到一些問題,但是隨著科學技術的進步和氫能系統技術的全面進展,隨著國家對氫能產業的加強重視和企業的自我提升,在以市場為導向、以企業為核心、產學研協同創新的驅動模式下,對于推進氫能產業發展,實現燃料電池產業化,構建良好產業生態起到積極作用。